1、 随钻地层压力测试技术在赵东区块钻井中的应用赵东平台 陈龙桥摘要：为满足水平井和大斜度井地层压力测试的要求，Baker Hughes公司 (Inteq)研制开发了新一代随钻地层压力测试仪，该仪器可提供实时地层压力数据，作业者可以据此确定压力梯度和流体界面以及实时调整钻井液密度和循环当量密度以优化钻井，提高钻井效率，保证井下作业安全。介绍了该仪器的基本结构，工作原理及测试过程。通过赵东区块水平井中的应用实践表明，其效果非常理想。 关键词：随钻地层压力测试技术 TesTrak 应用 Baker Hughes公司推出的随钻MWDLWD 测量工具TesTrak 上集成了新一代的随钻地层压力测试仪，该仪
2、器具有常规电缆测井的性能，最重要的是可以随同钻井钻具一起下入，从而节省了起下电缆的时间，同时在测试前后可以开泵循环，活动钻具，极大地降低了卡仪器等井下事故的风险。该技术在赵东区块丛式水平井开发过程中发挥了重要作用，并在赵东及其附近的C4区块得到推广。1 随钻地层压力测试仪器1.1 仪器结构井下测试仪器主要有伸缩执行机构、液压驱动系统、井下自动控制系统、随钻数据上传系统以及地面数据接收解码系统组成。1.2 仪器工作原理TesTrak 随钻压力测试仪采用一个类似于电缆测试器的极板密封部件（如图1） ，将一部分井壁封隔开并与储层压力系统相连。智能泵控制系统通过综合流量分析( FRA )以闭环控制方式
3、在井下操纵工具进行一系列压降测试和压力恢复测试 1。 图1 ： TesTrak 极板密封部件处于伸出状态该测试仪可测量井周任意方向的压力，并能避免岩屑堵塞。极板密封部件移动距离可达35.6 mm。设计的井底总成包括专用于TesTrak 测试仪的脉冲发生器和双向通信系统，不妨碍现有的旋转转向单元 2。1.3 主要技术参数与钻柱相连接入井的井下测试仪器短节尺寸有三种规格，分别适用于不同井径的井眼，其具体参数如表1 。仪器尺寸 4-3/4“ 6-3/4“ 8-1/4“井眼直径 5-3/4“6-1/2“ 8-3/8“10-5/8“ 10-5/8“17-1/2“扶正器外径 5-5/8“ 8-1/8“ 1
4、2“仪器长度 26ft 24.2ft 24.4ft表 1：随钻地层压力测试仪器数据该仪器的适用温度范围为-20150。1.4 仪器测试过程在测试过程中，通过钻井液将信号从地面送到随钻地层测试仪，井下供电系统开始给井下仪器供电，自动控制系统按设定好的自动控制程序控制液压驱动系统工作，液压驱动系统驱动伸缩执行机构执行各项测试动作： 第一步，蓄能器蓄能，保证井下仪器在意外断电情况下，系统能靠蓄能压力自动收回； 第二步，将测试活塞推出，封隔垫片推靠到井壁上，实现对井下环空压力的封隔； 第三步，测试机构实施负压抽吸动作，在抽吸和压力恢复过程中，地层中的流体在地层压力驱动下进入测试胶囊内，在胶囊内对地层流
5、体进行测试；第四步，执行完地层压力测试动作后，自控模块控制液压系统驱动伸缩执行机构执行回收测试活塞动作，同时挤排出测试胶囊内的地层流体。第五步，自动控制模块将测试的数据和计算得出的数据以一定的编码方式发送到驱动模块，驱动模块驱动脉冲发生器产生压力脉冲，地面数据接收解码系统接收压力脉冲信号并解码，数据上传工作完成。 第六步，地面数据接收解码系统对上传的数据实时生成2个环空压力、3个地层压力，前两次测试的最小压降、最后一次测试计算得出的流度值和FRA 提供的相关系数。直接比较3 个地层压力可进行最佳质量控制，而流度值、FRA 提供的数据和温度变化也可实时检验数据的准确性 2。2. 随钻地层压力测试
6、技术的应用使用随钻地层压力测试技术可以随钻获取地层压力，地层的流动系数，钻井过程中的井下环空压力和温度数据。这些数据在钻井工程和油藏工程上都有很重要的作用。2.1 在水平井中实现地层压力测试由于电缆地层测试器在水平井、大斜度井中进行地层测试时存在下入困难的问题，且因其工艺复杂，测试过程中不能循环，易造成井下复杂，而随钻地层压力测试可以克服以上问题，很好地完成地层压力测试作业。 赵东区块的水平井在二开井段较长，一般在1000-2500米间，该层段处于增斜-稳斜- 增斜的复杂区，在钻进至设计进尺后，经短暂循环，即可在裸眼井段倒划眼起钻过程中实现电测。该技术利用倒划眼过程对电测段井壁反复拍实修整，在
7、钻柱上提下放正常后，通过井深校正找到油气层位置确定电测点，然后对测试层位进行地层压力测试。2.2 实时优化泥浆密度，提高钻井效率在钻井过程中，使用随钻地层压力测试技术，可随钻获得地层压力 和井下环空压力 。应用这两项数据可优化钻井液的当量循地 层P环 空P环密度（ECD）：-（1）ghP/环 空其中： 当量环空密度，g/cm3；环空压力，Mpa； 环 空Ph井深，m。在过平衡钻井时，要维持 ( 为地层破裂压力)，地 层P环 空 破 裂 破 裂P可以通过随钻测得的数据及时调整当量循环密度 值，进而调整的大小，保持过平衡状态，防止井喷、井涌、地层压裂及循环环 空P漏失。并且使 尽可能接近 ，减小井
8、眼和地层的压力差有助于环 空P地 层P提高机械钻速，减少地层污染。在近平衡或欠平衡钻井时，要维持 （ 为地层坍坍 塌 环 空P地 层 坍 塌塌压力） ，通过随钻调整当量循环密度 ECD 值，调整 的大小，就环 空可保持近/欠平衡状态，保护油气层不受污染，提高机械钻速，减少压差卡钻的风险。从以上的分析可以看出，随钻获取的地层压力和井下环空压力，可实现井下压力的实时控制，进而有效的实现控压钻井。在赵东区块的钻井作业中，作业者可以根据ECD数值的大小实时控制钻进速度：ECD数值高，表明环空岩屑含量高，钻速偏快，如果ECD数值超过控制系统的建议值，就有必要适当采取措施：通过顶替一定量的稠塞将环空岩屑带
9、至地面；对泥浆进行处理；降低泵排量；降低钻进速度等。2.3 随钻测算地层压力梯度，建立纵向压力剖面根据地层压力可以准确计算压力梯度。在计算出压力梯度后，就可以准确预测未钻开地层的压力，进而及时调整钻井液密度，提高钻井效率，保证钻井工程的安全进行。当地层压力没有按压力梯度的趋势延伸，发生明显的变化时，则可以视为断层或者是与原来层位不连通的地层。2.4 计算流体密度，识别流体油气藏的压力系统是油气藏评价中的重要内容。对于每口探井和评价井，必须准确确定该井的地层压力，绘制压力与埋深的关系图，以便用于判断油气藏的产状和分布类型。2.5 随钻测算油水/气界面位置由于在压力梯度图中，代表不同地层流体直线的
10、交点处，即为地层流体的界面位置。由压力梯度图的直线交会法，所得到的油气和油水界面的位置具有很重要的意义。3 TesTrak 在赵东区块的应用情况3.1 现场 TesTrak 测试程序1如果能正常起钻, 则直接起到地质师/贝克工程师建议的压力测试深度停止；2如不能正常起钻, 则倒滑眼需压力测试的整个立柱, 直至钻具可以顺利活动并能循环，划眼至钻杆接箍时通知贝克工程师核对深度；3.停止转动上下活动钻具让扭矩充分释放；4.下放钻具到测压点下510米，将压力测试工具转到低边；5.上提到测压点深度，给贝克工程师打电话确认测压点深度；6.贝克工程师将给工具下传指令, 进行地层压力测试（注意未经贝克工程师许
11、可严禁活动钻具） ，压力测试结束后贝克工程师会通知钻台活动钻具；7.起到下一个压力测试点重复上面的程序.3.2 现场应用情况赵东区块通常在二开和三开钻井中使用随钻地层压力测试仪器，其基本的钻具组合为：PDC 钻头+ ATK 旋转导向组合+Ontrak-MWD（+BCPM-MWD+ ORDLWD+ CCNLWD+ TesTrak+ NM Stop Sub+ NM Float Sub+ NM String Stabilizer+ NMCSDP+J 加重钻杆（带振击器）+钻杆，Testrak 离钻头的距离一般在 20-30 米间。TesTrak 尺寸 8-1/4“ 6-3/4“2010 年（次） 0
12、 142011 年（次） 10 32012 年（次） 9 0合计（次） 19 17表 2：赵东区块 TesTrak 的使用统计表从表 2 的统计数据发现， 8-1/4”和 6-3/4”两种型号仪器的使用次数基本相当。在赵东区块，TesTrak 随钻地层压力测试技术因其优良的测试效果完全取代了常规 MDT 测井（如图 3） 。通过该技术的使用，缩短了整个区块开发井的钻完井周期，消除了测井工具下入困难等问题。表 3：TesTrak 与 MDT 试验测试结果对比4 结论与建议1 TesTrak是一种新型的随钻地层压力测试仪，可以满足钻井工程和油藏工程对环空压力与地层压力的要求，测试时间短，数据准确。
13、2 与常规电缆测井或钻杆输送测井相比，随钻地层压力测试仪对井下环境的适用能力更强，可以广泛应用于大斜度井，水平井，大位移井的钻完井作业中，消除了工具下入困难等问题。3 随着随钻地层压力测试仪在现场的广泛应用和卓越表现，其必将逐渐取代电缆地层压力测试工具。参考文献：1.杨利，田树宝. 新型随钻地层压力测试工具 J国外油田工程， 2005，(11) 。2.刘建立，陈会年，高炳堂. 国外随钻地层压力测量系统及其应用J 石油钻采工艺， 2010，(1) 。3.张辛耘，王敬农，郭彦军. 随钻测井技术进展和发展趋势J 测井技术， 2006，(01)。4.邸德家， 陶果 ，孙华峰，岳文正 .随钻地层测试技术的分析与思考 J测井技术， 2012，(6) 。
